露井联采含断层逆倾边坡岩移规律试验研究

针对内蒙平庄西露天矿露井联合开采条件下顶帮含断层逆倾边坡岩体变形破坏和稳定性问题,采用相似材料模型试验方法,研究了各个时期露井联采的覆岩及地表移动规律,圈定了地下开采形成的压缩、拉伸变形区以及塌陷范围,分析了地下开采对边坡变形的影响。试验结果表明,随着五家矿四井开采使得上覆岩层发生垮落和下沉变形,周期性形成"拱式"结构;地下回采过程中的顶板来压步距较大的原因是由于辉绿岩的存在。开切眼、工作面的充分采动角为76°和62°,对应边界角为60°和55°。F1断层与工作面垮落线相交形成的倒三角岩体沿断层面发生下滑,导致沉陷区下方岩体受到侧向挤压而发生破坏,同时加剧了+608 m以上岩体的变形,对边坡稳定性造成不利影响。研究结果对露天矿安全高效生产具有重要意义。     

动-静载作用下端帮开采支撑煤柱参数设计方法

应用端帮采煤机开采工艺回收端帮压覆滞留煤资源时,支撑煤柱合理宽度的确定是影响其安全、高效推广应用的一个关键性要素,尤其是考虑爆破振动效应对支撑煤柱稳定性的影响。以平朔安太堡露天矿南端帮为工程背景,采用现场测振试验、理论分析、数值计算研究边坡三角载荷和爆破振动作用下端帮开采支撑煤柱稳定性及其参数设计方法。基于极限平衡理论和尖点突变理论,运用Mohr-Coulomb屈服准则,分析了煤柱弹塑性区分布规律;建立了受采高、采宽、上覆岩层载荷应力、煤柱黏聚力与内摩擦角等因素影响下的煤柱极限强度函数表达式;建立了不同安全储备系数条件下煤柱最大允许塑性屈服区宽度及煤柱留设宽度计算式。建立了支撑煤柱三维简谐振动响应模型,研究了单响药量、高程差、爆心水平距等爆破参数对煤柱瞬时最大动应力响应影响规律,揭示了爆破动载效应对支撑煤柱塑性区宽度和稳定性的影响机制,提出了爆破动载作用下支撑煤柱参数设计方法。研究结果表明：爆破振动对支撑煤柱稳定性影响较大,爆破动载作用下煤柱瞬时最大动应力响应与单响药量呈正相关关系、与高程差和水平距离呈负相关关系。随煤柱瞬时最大动应力响应增加,煤柱塑性区宽度呈正比例增大,煤柱安全系数以...     

基于强度折减法的露天矿压煤区复合边坡稳定性研究

为实现露天矿煤炭开采效益的最大化,基于强度折减理论,采用FLAC3D有限差分软件建立三维模型,研究了压煤区弱层暴露长度与深部开挖坡角对复合边坡失稳模式与稳定性变化规律影响,确定了复合边坡最优边坡空间形态。结果表明:复合边坡失稳模式与稳定性主要受边弱层暴露长度与深部开挖坡角控制,复合边坡的稳定性在深部开挖坡角大于25°时,随弱层暴露长度的增加呈现明显先减小后趋近水平发展趋势;在弱层暴露长度大于200 m时,随深部开挖坡角的增加而明显减少;应用横采内排压帮开采方式空间效应,优化后边坡形态可提高复合边坡角至16°,深部开挖坡角25°,最大限度采出煤炭612.1万t。